(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光で加工対象物を加工するレーザ加工装置であって、
第１プリズム及び第２プリズムを含み、レーザ光源からの前記レーザ光が供給される第１光学系と、
第３プリズム及び第４プリズムを含み、前記第１光学系からの前記レーザ光が供給される第２光学系と、
前記第２光学系からの前記レーザ光が供給され、前記レーザ光を集光して前記加工対象物に導く集光光学系と、
前記第１プリズムを回転させるとともに前記第１プリズムと同期して前記第２プリズムを回転させる第１駆動装置と、
前記第３プリズムを回転させるとともに前記第３プリズムと同期して前記第４プリズムを回転させる第２駆動装置と、
前記集光光学系の光軸の周囲において前記レーザ光が旋回しながら前記加工対象物に照射されるように前記第１駆動装置及び第２駆動装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、回転方向に関する前記第１プリズムと前記第２プリズムとの相対位置、及び前記第３プリズムと前記第４プリズムとの相対位置を調整して、前記加工対象物に対する前記レーザ光の入射位置及び入射角度を含む前記レーザ光の照射条件を調整し、
前記制御装置は、回転方向に関する前記第１プリズムと前記第３プリズムとの相対位置を固定した状態で前記第１プリズムと前記第３プリズムとを一緒に回転させ、回転方向に関する前記第１プリズムに対する前記第２プリズムの相対位置、及び前記第３プリズムに対する前記第４プリズムの相対位置を調整して、前記照射条件を調整する、レーザ加工装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記入射角度が目標角度になるように回転方向に関する前記第１プリズムに対する前記第２プリズムの相対位置を決定し、決定した前記相対位置を固定した状態で前記第１プリズムと前記第２プリズムとを一緒に回転させる請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第３プリズムの１回の回転において、前記第３プリズムとの相対位置を変えながら前記第４プリズムを回転させる請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記光軸と平行な方向に関して、前記集光光学系の集光位置と前記加工対象物との相対位置を調整可能な位置調整装置を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
レーザ光で加工対象物を加工するレーザ加工方法であって、
レーザ光源からの前記レーザ光を、第１プリズム及び第２プリズムを含む第１光学系、第３プリズム及び第４プリズムを含む第２光学系、及び集光光学系を介して、前記加工対象物に照射するステップと、
前記照射において、前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム、及び第４プリズムのそれぞれを同期して回転させて、前記集光光学系の光軸の周囲において前記レーザ光を旋回させるステップと、を含み、
前記レーザ光を旋回させるステップは、回転方向に関する前記第１プリズムと前記第２プリズムとの相対位置、及び前記第３プリズムと前記第４プリズムとの相対位置を調整して、前記加工対象物に対する前記レーザ光の入射位置及び入射角度を含む前記レーザ光の照射条件を調整することを含み、
前記照射条件の調整は、回転方向に関する前記第１プリズムと前記第３プリズムとの相対位置を固定した状態で前記第１プリズムと前記第３プリズムとを一緒に回転させ、回転方向に関する前記第１プリズムに対する前記第２プリズムの相対位置、及び前記第３プリズムに対する前記第４プリズムの相対位置を調整することを含む、レーザ加工方法。
【請求項６】
前記入射角度が目標角度になるように回転方向に関する前記第１プリズムに対する前記第２プリズムの相対位置を決定することと、
決定した前記相対位置を固定した状態で前記第１プリズムと前記第２プリズムとを一緒に回転させることと、を含む請求項５に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
前記第３プリズムの１回の回転において、前記第３プリズムとの相対位置を変えながら前記第４プリズムを回転させる請求項５又は請求項６に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
前記光軸と平行な方向に関して、前記集光光学系の集光位置と前記加工対象物との相対位置を調整することを含む請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工対象物を加工する装置として、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に開示されているような、レーザ光で加工対象物を加工するレーザ加工装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３９９１０７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６７７０４号公報
【特許文献３】特開２０１３−０８６１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、レーザ加工装置を用いて加工対象物に穴を形成する場合、任意の形状の穴を精度良く形成できないと、その加工対象物の品質が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は上述した課題を解決するものであり、加工対象物を高品質かつ高精度に加工できるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光で加工対象物を加工するレーザ加工装置であって、第１プリズム及び第２プリズムを含み、レーザ光源からの前記レーザ光が供給される第１光学系と、第３プリズム及び第４プリズムを含み、前記第１光学系からの前記レーザ光が供給される第２光学系と、前記第２光学系からの前記レーザ光が供給され、前記レーザ光を集光して前記加工対象物に導く集光光学系と、前記第１プリズムを回転させるとともに前記第１プリズムと同期して前記第２プリズムを回転させる第１駆動装置と、前記第３プリズムを回転させるとともに前記第３プリズムと同期して前記第４プリズムを回転させる第２駆動装置と、前記集光光学系の光軸の周囲において前記レーザ光が旋回しながら前記加工対象物に照射されるように前記第１駆動装置及び第２駆動装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、回転方向に関する前記第１プリズムと前記第２プリズムとの相対位置、及び前記第３プリズムと前記第４プリズムとの相対位置を調整して、前記加工対象物に対する前記レーザ光の入射位置及び入射角度を含む前記レーザ光の照射条件を調整する。
【０００７】
また、前記制御装置は、回転方向に関する前記第１プリズムと前記第３プリズムとの相対位置を固定した状態で前記第１プリズムと前記第３プリズムとを一緒に回転させ、回転方向に関する前記第１プリズムに対する前記第２プリズムの相対位置、及び前記第３プリズムに対する前記第４プリズムの相対位置を調整して、前記照射条件を調整してもよい。
【０００８】
また、前記制御装置は、前記入射角度が目標角度になるように回転方向に関する前記第１プリズムに対する前記第２プリズムの相対位置を決定し、決定した前記相対位置を固定した状態で前記第１プリズムと前記第２プリズムとを一緒に回転させてもよい。
【０００９】
また、前記制御装置は、前記第３プリズムの１回の回転において、前記第３プリズムとの相対位置を変えながら前記第４プリズムを回転させてもよい。
【００１０】
また、前記光軸と平行な方向に関して、前記集光光学系の集光位置と前記加工対象物との相対位置を調整可能な位置調整装置を備えてもよい。
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工方法は、レーザ光で加工対象物を加工するレーザ加工方法であって、レーザ光源からの前記レーザ光を、第１プリズム及び第２プリズムを含む第１光学系、第３プリズム及び第４プリズムを含む第２光学系、及び集光光学系を介して、前記加工対象物に照射するステップと、前記照射において、前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズム、及び第４プリズムのそれぞれを同期して回転させて、前記集光光学系の光軸の周囲において前記レーザ光を旋回させるステップと、を含み、前記レーザ光を旋回させるステップは、回転方向に関する前記第１プリズムと前記第２プリズムとの相対位置、及び前記第３プリズムと前記第４プリズムとの相対位置を調整して、前記加工対象物に対する前記レーザ光の入射位置及び入射角度を含む前記レーザ光の照射条件を調整することを含む。
【００１２】
また、前記照射条件の調整は、回転方向に関する前記第１プリズムと前記第３プリズムとの相対位置を固定した状態で前記第１プリズムと前記第３プリズムとを一緒に回転させ、回転方向に関する前記第１プリズムに対する前記第２プリズムの相対位置、及び前記第３プリズムに対する前記第４プリズムの相対位置を調整することを含んでもよい。
【００１３】
また、前記入射角度が目標角度になるように回転方向に関する前記第１プリズムに対する前記第２プリズムの相対位置を決定することと、決定した前記相対位置を固定した状態で前記第１プリズムと前記第２プリズムとを一緒に回転させることと、を含んでもよい。
【００１４】
また、前記第３プリズムの１回の回転において、前記第３プリズムとの相対位置を変えながら前記第４プリズムを回転させてもよい。
【００１５】
また、前記光軸と平行な方向に関して、前記集光光学系の集光位置と前記加工対象物との相対位置を調整することを含んでもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、加工対象物を高品質かつ高精度に加工できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、レーザ加工ヘッドの概略構成を示す模式図である。
【図３】図３は、調整装置の光学系を示す図である。
【図４】図４は、調整装置の制御ブロック図である。
【図５】図５は、第１プリズム及び第２プリズムの動作を説明するための説明図である。
【図６】図６は、第１プリズム及び第２プリズムの動作を説明するための説明図である。
【図７】図７は、第３プリズム及び第４プリズムの動作を説明するための説明図である。
【図８】図８は、第３プリズム及び第４プリズムの動作を説明するための説明図である。
【図９】図９は、レーザ加工ヘッドの動作を説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、加工された加工対象物の一例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、加工された加工対象物の一例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、レーザ光の照射状態の一例を説明するための説明図である。
【図１３】図１３は、レーザ光の照射状態の一例を説明するための説明図である。
【図１４】図１４は、レーザ光の照射状態の一例を説明するための説明図である。
【図１５】図１５は、加工対象物に形成すべき穴の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、４つのプリズムの動作を説明するための説明図である。
【図１７】図１７は、加工対象物に形成すべき穴の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、４つのプリズムの動作を説明するための説明図である。
【図１９】図１９は、加工対象物に形成すべき穴の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、４つのプリズムの動作を説明するための説明図である。
【図２１】図２１は、集光点と加工対象物との位置関係の一例を示す図である。
【図２２】図２２は、加工対象物に形成すべき穴の一例を示す図である。
【図２３】図２３は、４つのプリズムの動作を説明するための説明図である。
【図２４】図２４は、集光点と加工対象物との位置関係の一例を示す図である。
【図２５】図２５は、加工された加工対象物の一例を示す模式図である。
【図２６】図２６は、本実施形態に係る複合加工装置の概略構成を示す模式図である。
【図２７】図２７は、ステージユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図２８】図２８は、インジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図２９】図２９は、ニードルの概略構成を示す模式図である。
【図３０】図３０は、ノズルボディの概略構成を示す模式図である。
【図３１】図３１は、ノズルボディの拡大図である。
【図３２】図３２は、ニードルの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３３】図３３は、ノズルボディの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３４】図３４は、複合加工装置の動作を説明するための説明図である。
【図３５】図３５は、複合加工装置の動作を説明するための説明図である。
【図３６】図３６は、複合加工装置の動作を説明するための説明図である。
【図３７】図３７は、複合加工装置の動作を説明するための説明図である。
【図３８】図３８は、複合加工装置の動作を説明するための説明図である。
【図３９】図３９は、複合加工装置の動作を説明するための説明図である。
【図４０】図４０は、複合加工装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
【００１９】
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の一方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。Ｘ軸は、ＹＺ平面と直交する。Ｙ軸は、ＸＺ平面と直交する。Ｚ軸は、ＸＹ平面と直交する。ＸＹ平面は、Ｘ軸及びＹ軸を含む。ＸＺ平面は、Ｘ軸及びＺ軸を含む。ＹＺ平面は、Ｙ軸及びＺ軸を含む。ＸＹ平面は、水平面と平行である。
【００２０】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置１０の概略構成を示す模式図である。レーザ加工装置１０は、レーザ光Ｌで加工対象物ＷＰを加工する装置であって、加工対象物ＷＰに対して、切断加工、穴あけ加工等の各種加工を行うことができる。なお、加工の種類は特に限定されないが、本実施形態のレーザ加工装置１０は、穴あけ、切断等の切削加工を行う。また、レーザ加工装置１０は、加工対象物ＷＰの計測も行う。
【００２１】
図１に示すように、レーザ加工装置１０は、フレーム１２と、移動ユニット１４と、ステージユニット１６と、レーザ加工ヘッド６０を含むレーザ加工ユニット２２と、制御装置２４と、を有する。レーザ加工装置１０は、ステージユニット１６に保持される加工対象物ＷＰにレーザ加工ユニット２２によりレーザ光Ｌを照射して、加工対象物ＷＰをレーザ加工する。
【００２２】
フレーム１２は、レーザ加工装置１０の筐体であり、地面、土台等の設置面に固定されている。フレーム１２は、門１２ａと門１２ａの空間に挿入された土台１２ｂとを有する。フレーム１２は、移動ユニット１４の固定部が固定されている。レーザ加工装置１０は、フレーム１２の門１２ａと土台１２ｂとに移動ユニット１４が固定され、移動ユニット１４により加工対象物ＷＰと、レーザ加工ユニット２２とを相対的に移動させる、いわゆる門型の加工装置である。
【００２３】
移動ユニット１４は、加工対象物ＷＰとレーザ加工ヘッド６０とを相対移動させて、加工対象物ＷＰとレーザ加工ヘッド６０との相対位置を調整する。移動ユニット１４は、Ｙ軸移動機構３０と、Ｘ軸移動機構３４と、Ｚ軸移動機構３８と、θＹ回転機構３９と、を有する。Ｙ軸移動機構３０は、フレーム１２の土台１２ｂ上に配置され、Ｙ軸方向に延在するレール３０ａと、レール３０ａに沿って移動するＹ軸移動部材３０ｂと、を有する。Ｙ軸移動機構３０は、Ｙ軸移動部材３０ｂにステージユニット１６が固定されている。Ｙ軸移動機構３０は、レール３０ａに沿って、Ｙ軸移動部材３０ｂを移動させることで、ステージユニット１６をＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸移動機構３０は、Ｙ軸移動部材３０ｂをＹ軸方向に移動させる機構として、種々の機構を用いることができる。例えば、Ｙ軸移動部材３０ｂにボールねじを挿入し、ボールねじをモータ等で回転させる機構や、リニアモータ機構、ベルト機構等を用いることができる。Ｘ軸移動機構３４と、Ｚ軸移動機構３８も同様に種々の機構を用いることができる。
【００２４】
Ｘ軸移動機構３４は、フレーム１２の門１２ａ上に配置され、Ｘ軸方向に延在するレール３３と、レール３３に沿って移動するＸ軸移動部材３４ａと、を有する。Ｘ軸移動機構３４は、Ｘ軸移動部材３４ａにＺ軸移動機構３８が固定されている。Ｘ軸移動機構３４は、レール３３に沿って、Ｘ軸移動部材３４ａを移動させることで、Ｚ軸移動機構３８をＸ軸方向に移動させる。Ｚ軸移動機構３８は、Ｘ軸移動部材３４ａに固定され、Ｚ軸方向に延在するレール３８ａと、レール３８ａに沿って移動するＺ軸移動部材３８ｂと、を有する。Ｚ軸移動機構３８は、Ｚ軸移動部材３８ｂにθＹ回転機構３９が固定されている。Ｚ軸移動機構３８は、レール３８ａに沿って、θＹ回転機構３９を移動させることで、θＹ回転機構３９をＺ軸方向に移動させる。θＹ回転機構３９は、Ｚ軸移動部材３８ｂに固定され、レーザ加工ヘッド６０が固定されている。θＹ回転機構３９は、Ｚ軸移動部材３８ｂに対して、レーザ加工ヘッド６０をθＹ方向に回転させることで、レーザ加工ヘッド６０をθＹ方向に回転させる。
【００２５】
移動ユニット１４は、Ｙ軸移動機構３０とＸ軸移動機構３４とＺ軸移動機構３８とを用いて、加工対象物ＷＰとレーザ加工ヘッド６０とをＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれに相対移動させる。また、移動ユニット１４は、θＹ回転機構３９を用いて、加工対象物ＷＰに対してレーザ加工ヘッド６０を回転させる。これにより、レーザ加工ヘッド６０から加工対象物ＷＰに対して照射されるレーザ光Ｌの向きを調整することができる。移動ユニット１４は、レーザ加工ヘッド６０をＸ軸周りに回転させる機構を備えていてもよい。また、レーザ光Ｌが照射される向きを調整する機構は、レーザ加工ヘッド６０に設けてもよい。
【００２６】
ステージユニット１６は、Ｙ軸移動機構３０のＹ軸移動部材３０ｂ上に配置されている。ステージユニット１６は、加工対象物ＷＰを支持するステージである。本実施形態のステージユニット１６は、Ｙ軸移動部材３０ｂと一体化させた部材、つまり、Ｙ軸移動部材３０ｂをステージユニット１６のステージとしたが、Ｙ軸移動部材３０ｂ上に別の支持部材をステージとして設けてもよい。ステージユニット１６は、Ｙ軸移動機構３０が加工対象物ＷＰを移動させるステージ移動機構４２となる。ステージユニット１６は、加工対象物ＷＰをＹ軸移動部材３０ｂの所定の位置に固定する固定機構を備えている。また、ステージユニット１６は、ステージ移動機構４２として、さらにＹ軸移動部材３０ｂに対して加工対象物ＷＰの向きを、つまり姿勢を調整する調整機構を備えていてもよい。具体的には、ステージ移動機構４２として、加工対象物ＷＰを回転させる機構を備えていてもよい。
【００２７】
レーザ加工ユニット２２は、レーザ加工ヘッド６０と、ファイバレーザ光源６２と、短パルスレーザ光源６４と、を有する。ファイバレーザ光源６２は、光ファイバを媒質としてレーザ光を出力する装置である。ファイバレーザ出力装置としては、例えば、ファブリペロー型ファイバレーザ出力装置やリング型ファイバレーザ出力装置を用いることができ、これらの出力装置が励起されることによりレーザ光が発振される。ファイバレーザ出力装置のファイバは、例えば、エルビウム（Ｅｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類元素が添加されたシリカガラスを用いることができる。短パルスレーザ光源６４は、レーザ光を短パルス、例えば、周波数２０ｋＨｚで出力する。短パルスレーザ出力装置としては、レーザ光の発振源として例えば、チタンサファイアレーザを用いることができ、パルス幅が１００ピコ秒以下のパルスを発振することができる。また、ＹＡＧレーザやＹＶＯ４レーザ等のナノ秒オーダーパルス発振をするレーザも使用可能である。ここで、本実施形態において、短パルスレーザは、パスル幅が１００ナノ秒以下の短パルスでレーザ光を出力するものである。なお、レーザ加工ユニット２２は、短パルスレーザ光を、パスル幅が１０ナノ秒以上の短パルスとすることが好ましく、パスル幅が１ナノ秒未満のレーザ光とすることがより好ましい。
【００２８】
次に、レーザ加工ヘッド６０について説明する。図２は、レーザ加工ヘッドの概略構成を示す模式図である。本実施形態において、加工対象物ＷＰに照射されるレーザ光Ｌは、ファイバレーザ光源６２から出力されたファイバレーザ光Ｌ１、及び短パルスレーザ光源６４から出力された短パルスレーザ光Ｌ２の少なくとも一方を含む。ファイバレーザ光源６２からのファイバレーザ光Ｌ１、及び短パルスレーザ光源６４からの短パルスレーザ光Ｌ２のそれぞれは、光ファイバのような導光部材を介してレーザ加工ヘッド６０に供給される。図２に示すように、ファイバレーザ光源６２から出力されたファイバレーザ光Ｌ１、及び短パルスレーザ光源６４から出力された短パルスレーザ光Ｌ２は、レーザ加工ヘッド６０に入射する。レーザ加工ヘッド６０は、入射されたファイバレーザ光Ｌ１及び短パルスレーザ光Ｌ２の一方を加工対象物ＷＰに照射して、加工対象物ＷＰをレーザ加工する。
【００２９】
レーザ加工ヘッド６０は、レーザ光Ｌ（ファイバレーザ光Ｌ１及び短パルスレーザ光Ｌ２の少なくとも一方）が通る複数の光学素子を有する光学系３００を備えている。レーザ光Ｌは、光学系３００を介して、加工対象物ＷＰに照射される。光学系３００は、ファイバレーザ光源６２及び短パルスレーザ光源６４の少なくとも一方からのレーザ光Ｌが供給されるハーフミラー７４と、レーザ光Ｌをコリメートするコリメート光学系７０と、第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２を含み、コリメート光学系７０からのレーザ光Ｌが供給される第１光学系１００と、第３プリズム２０１及び第４プリズム２０２を含み、第１光学系１００からのレーザ光Ｌが供給される第２光学系２００と、第２光学系２００からのレーザ光Ｌが供給され、レーザ光Ｌを集光して加工対象物ＷＰに導く集光光学系８０と、を備えている。
【００３０】
また、レーザ加工ヘッド６０は、第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２を回転可能な第１駆動装置１０５と、第３プリズム２０１及び第４プリズム２０２を回転可能な第２駆動装置２０５と、を備えている。また、レーザ加工ヘッド６０は、ノズル８１を備えている。
【００３１】
本実施形態において、集光光学系８０の光軸は、Ｚ軸と平行である。また、コリメート光学系７０の光軸も、Ｚ軸と平行である。集光光学系８０の光軸とコリメート光学系７０の光軸とは一致する（同軸である）。第１光学系１００及び第２光学系２００は、コリメート光学系７０と集光光学系８０との間に配置される。第２光学系２００は、第１光学系１００よりも集光光学系８０側に配置されている。以下の説明において、コリメート光学系７０及び集光光学系８０を含むレーザ加工ヘッド６０の光学系３００の光軸を適宜、光軸ＡＸ、と称する。本実施形態において、光学系３００の光軸ＡＸは、Ｚ軸と平行である。
【００３２】
ハーフミラー７４は、ファイバレーザ光源６２から出力されたファイバレーザ光Ｌ１、及び短パルスレーザ光源６４から出力された短パルスレーザ光Ｌ２をコリメート光学系７０に供給する。ハーフミラー７４は、ファイバレーザ光Ｌ１及び短パルスレーザ光Ｌ２のそれぞれが入射可能な位置に配置されている。ハーフミラー７４は、短パルスレーザ光Ｌ２を反射し、ファイバレーザ光Ｌ１を透過する。ファイバレーザ光源６２から出力されたファイバレーザ光Ｌ１は、ハーフミラー７４を透過して、コリメート光学系７０に入射する。短パルスレーザ光源６４から出力された短パルスレーザ光Ｌ２は、ハーフミラー７４で反射して、コリメート光学系７０に入射する。なお、ハーフミラー７４を用いる場合、ファイバレーザ光Ｌ１の波長と短パルスレーザ光Ｌ２の波長とは離れていることが好ましい。
【００３３】
なお、ハーフミラー７４に代えて、短パルスレーザ光Ｌ２を反射可能なミラーと、そのミラーを移動可能な駆動部とを備える切換機構が設けられてもよい。短パルスレーザ光源６４からの短パルスレーザ光Ｌ２の光路にミラーが配置されることにより、その短パルスレーザ光Ｌ２はミラーで反射してコリメート光学系７０に供給される。ファイバレーザ光源６２からのファイバレーザ光Ｌ１の光路からミラーが退かされることにより、そのファイバレーザ光Ｌ１はコリメート光学系７０に供給される。このように、ファイバレーザ光源６２から出力されたファイバレーザ光Ｌ１を入射させるか、短パルスレーザ光源６４から出力された短パルスレーザ光Ｌ２を入射させるかを切り換える切換機構が設けられてもよい。
【００３４】
コリメート光学系７０は、複数の光学素子を有し、ハーフミラー７４からのレーザ光Ｌ（ファイバレーザ光Ｌ１及び短パルスレーザ光Ｌ２の少なくとも一方）をコリメートする。コリメート光学系７０でコリメートされ、そのコリメート光学系７０から射出されたレーザ光Ｌは、第１光学系１００に供給される。第１光学系１００には、ファイバレーザ光源６２及び短パルスレーザ光源６４の少なくとも一方から出力されたレーザ光Ｌが、ハーフミラー７４、及びコリメート光学系７０を介して供給される。
【００３５】
第１光学系１００は、コリメート光学系７０からのレーザ光Ｌが供給される第１プリズム１０１と、第１プリズム１０１からのレーザ光Ｌが供給される第２プリズム１０２と、を有する。第１プリズム１０１は、コリメート光学系７０からのレーザ光Ｌを屈折させる。第２プリズム１０２は、第１プリズム１０１からのレーザ光Ｌを再度屈折させる。第１プリズム１０１及び第２プリズムとして、例えばウェッジプリズムを用いることができる。第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２のそれぞれは、光軸ＡＸと平行な軸（Ｚ軸）まわりに回転可能である。すなわち、第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２のそれぞれは、θＺ方向に回転可能（移動可能）である。本実施形態において、第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２のそれぞれは、光軸ＡＸを中心に回転する。
【００３６】
第１駆動装置１０５は、第１プリズム１０１をθＺ方向に回転させるとともに、第１プリズム１０１と同期して第２プリズム１０２をθＺ方向に回転させる。第１駆動装置１０５は、第１プリズム１０１を回転させるアクチュエータ１０３と、第２プリズム１０２を回転させるアクチュエータ１０４とを含む。アクチュエータ１０３は、サーボモータを含み、第１プリズム１０１をθＺ方向に回転可能である。アクチュエータ１０４は、サーボモータを含み、第２プリズム１０２をθＺ方向に回転可能である。アクチュエータ１０３及びアクチュエータ１０４として、例えば中空モータを用いることができる。
【００３７】
第２光学系２００は、第１光学系１００からのレーザ光Ｌが供給される第３プリズム２０１と、第３プリズム２０１からのレーザ光Ｌが供給される第４プリズム２０２と、を有する。第３プリズム２０１は、第２プリズム１０２からのレーザ光Ｌを屈折させる。第４プリズム２０２は、第３プリズム２０１からのレーザ光Ｌを再度屈折させる。第３プリズム２０１及び第４プリズム２０２として、例えばウェッジプリズムを用いることができる。第３プリズム２０１及び第４プリズム２０２のそれぞれは、光軸ＡＸと平行な軸（Ｚ軸）まわりに回転可能である。すなわち、第３プリズム２０１及び第４プリズム２０２のそれぞれは、θＺ方向に回転可能（移動可能）である。本実施形態において、第３プリズム２０１及び第４プリズム２０２のそれぞれは、光軸ＡＸを中心に回転する。
【００３８】
第２駆動装置２０５は、第３プリズム２０１をθＺ方向に回転させるとともに、第３プリズム２０１と同期して第４プリズム２０２をθＺ方向に回転させる。第２駆動装置２０５は、第３プリズム２０１を回転させるアクチュエータ２０３と、第４プリズム２０２を回転させるアクチュエータ２０４とを含む。アクチュエータ２０３は、サーボモータを含み、第３プリズム２０１をθＺ方向に回転可能である。アクチュエータ２０４は、サーボモータを含み、第４プリズム２０２をθＺ方向に回転可能である。アクチュエータ２０３及びアクチュエータ２０４として、例えば中空モータを用いることができる。
【００３９】
集光光学系８０は、複数の光学素子を有し、第２光学系２００からのレーザ光Ｌを集光して、加工対象物ＷＰに導く。集光光学系８０は、加工対象物ＷＰに所定のスポット径のレーザ光Ｌを照射する。本実施形態において、集光光学系８０は、凹面を含む第１集光レンズ８０Ａと、凸面を含む第２集光レンズ８０Ｂと、保護ガラス８０Ｃと、シールドガラス８０Ｄと、を有する。なお、集光光学系８０は、冷却機構を有することが好ましい。冷却機構は、例えば、上記複数のレンズを冷却するための冷却ジャケット等である。
【００４０】
ノズル８１は、レーザ光Ｌの進行方向に向かって径が縮小する中空の円錐形状である。ノズル８１は、集光光学系８０に装着される。ノズル８１は、加工対象物ＷＰの加工点で生じるスパッタ等により集光光学系８０が汚損することを抑制する。また、ノズル８１は、アシストガス供給源８６からアシストガスが供給され、このアシストガスを加工対象物ＷＰに向けて噴射可能である。
【００４１】
本実施形態において、アシストガスは、例えば、空気、窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、キセノンガス、ヘリウムガス、または、これらの混合ガスを用いることができる。アシストガスとして、酸化反応熱を加工処理に利用できる酸素ガスを用いた場合、金属等の加工対象物ＷＰに対する加工速度をより向上させることができる。また、アシストガスとして、熱影響層としての酸化被膜の生成を抑える窒素ガスやアルゴンガス等を用いた場合、金属等の加工対象物ＷＰに対する加工精度をより向上させることができる。アシストガスのガス種、混合比、および、ノズル８１からの噴出量（圧力）などは、加工対象物ＷＰの種類や加工モード等の加工条件に応じて変えることができる。
【００４２】
なお、レーザ加工ユニット２２は、加工対象物ＷＰに入射するレーザ光の画像を撮影する撮影手段、例えば、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサ等を有するカメラを備えていてもよい。これにより、取得した画像に基づいてレーザ光の照射条件を調整することができる。
【００４３】
本実施形態において、レーザ加工装置１０は、加工対象物ＷＰに対するレーザ光Ｌの入射位置及び入射角度を含むレーザ光Ｌの照射条件（入射条件）を調整する調整装置４００を有する。調整装置４００は、第１光学系１００及び第１駆動装置１０５を含む第１調整部４０１と、第２光学系２００及び第２駆動装置２０５を含む第２調整部４０２と、を有する。第１駆動装置１０５及び第２駆動装置２０５は、制御装置２４に制御される。制御装置２４は、集光光学系８０の光軸の周囲においてレーザ光Ｌが旋回しながら加工対象物ＷＰに照射されるように第１駆動装置１０５及び第２駆動装置２０５を制御する。
【００４４】
第１調整部４０１は、加工対象物ＷＰに入射するレーザ光Ｌの入射角度を調整可能である。本実施形態において、加工対象物ＷＰの表面は、ＸＹ平面と平行であり、第１調整部４０１は、その加工対象物ＷＰの表面に対するレーザ光Ｌの入射角度を調整可能である。第１調整部４０１を、レーザ光入射角度調整部４０１、と称してもよい。第１プリズム１０１と第２プリズム１０２との相対位置が変化することにより、加工対象物ＷＰに対するレーザ光Ｌの入射角度が変化する。第１調整部４０１は、θＺ方向（回転方向）に関する第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２の相対位置（位相角の差）を調整することにより、加工対象物ＷＰに入射するレーザ光Ｌの入射角度を調整可能である。
【００４５】
第２調整部４０２は、加工対象物ＷＰに入射するレーザ光Ｌの入射位置を調整可能である。本実施形態において、加工対象物ＷＰの表面は、ＸＹ平面と平行であり、第２調整部４０２は、その加工対象物ＷＰの表面と平行な面内におけるレーザ光Ｌの入射位置（照射位置）を調整可能である。第２調整部４０２を、レーザ光旋回径調整部４０２、と称してもよい。第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置が変化することにより、加工対象物ＷＰに対するレーザ光Ｌの入射位置が変化する。第２調整部４０２は、θＺ方向（回転方向）に関する第３プリズム２０１及び第４プリズム２０２の相対位置（位相角の差）を調整することにより、加工対象物ＷＰに入射するレーザ光Ｌの入射位置を調整可能である。
【００４６】
図３は、調整装置４００の光学系の一例を示す図である。調整装置４００の光学系は、第１プリズム１０１と、第２プリズム１０２と、第３プリズム２０１と、第４プリズム２０２と、を備えている。
【００４７】
第１プリズム１０１は、コリメート光学系７０からのレーザ光Ｌが入射する入射面１０１Ａと、入射面１０１Ａからのレーザ光Ｌが射出される射出面１０１Ｂとを有する。第２プリズム１０２は、第１プリズム１０１からのレーザ光Ｌが入射する入射面１０２Ａと、入射面１０２Ａからのレーザ光Ｌが射出される射出面１０２Ｂとを有する。第３プリズム２０１は、第２プリズム１０２からのレーザ光Ｌが入射する入射面２０１Ａと、入射面２０１Ａからのレーザ光Ｌが射出される射出面２０１Ｂとを有する。第４プリズム２０２は、第３プリズム２０１からのレーザ光Ｌが入射する入射面２０２Ａと、入射面２０２Ａからのレーザ光Ｌが射出される射出面２０２Ｂとを有する。
【００４８】
入射面１０１Ａは、平坦面である。入射面１０１ＡとＸＹ平面とがなす角度は、角度θＡである。本実施形態において、入射面１０１Ａは、ＸＹ平面と平行であり、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と垂直である。すなわち、角度θＡは、０度である。本実施形態において、コリメート光学系７０からのレーザ光Ｌは、入射面１０１Ａに対して垂直に入射する。なお、入射面１０１Ａは、ＸＹ平面に対して僅かに傾斜していてもよい。例えば、角度θＡが１度未満でもよい。
【００４９】
射出面１０１Ｂは、平坦面であり、入射面１０１Ａに対して傾斜する。射出面１０１ＢとＸＹ平面とがなす角度は、角度θＢであり、射出面１０１Ｂは、ＸＹ平面に対して傾斜する。射出面１０１Ｂにおいて、レーザ光Ｌは屈折し、光軸ＡＸに対して傾斜して進行する。
【００５０】
入射面１０２Ａは、平坦面である。入射面１０２ＡとＸＹ平面とがなす角度は、角度θＣであり、入射面１０２Ａは、ＸＹ平面に対して傾斜する。射出面１０１Ｂと入射面１０２Ａとは、間隙を介して対向する。角度θＢと角度θＣとは、同じ角度でもよいし、異なる角度でもよい。角度θＢと角度θＣとが同じ角度である場合、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２との相対位置が調整されることにより、入射面１０２Ａは、射出面１０１Ｂに対して傾斜する場合があるし、平行となる場合がある。入射面１０２Ａにおいて、レーザ光Ｌは、屈折する。
【００５１】
射出面１０２Ｂは、平坦面であり、入射面１０２Ａに対して傾斜する。射出面１０２ＢとＸＹ平面とがなす角度は、角度θＤである。本実施形態において、射出面１０２Ｂは、ＸＹ平面と平行であり、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と垂直である。すなわち、角度θＤは、０度である。なお、射出面１０２Ｂは、ＸＹ平面に対して僅かに傾斜していてもよい。例えば、角度θＤが１度未満でもよい。射出面１０２Ｂにおいて、レーザ光Ｌは、屈折する。
【００５２】
入射面２０１Ａは、平坦面である。入射面２０１ＡとＸＹ平面とがなす角度は、角度θＥである。本実施形態において、入射面２０１Ａは、ＸＹ平面と平行であり、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と垂直である。すなわち、角度θＥは、０度である。なお、入射面２０１Ａは、ＸＹ平面に対して僅かに傾斜していてもよい。例えば、角度θＥが１度未満でもよい。図３に示す例において、プリズム１０２からのレーザ光Ｌは、入射面２０１Ａに対して斜めに入射する。射出面１０２Ｂと入射面２０１Ａとは、間隙を介して対向する。入射面２０１Ａにおいて、レーザ光Ｌは、屈折する。
【００５３】
射出面２０１Ｂは、平坦面であり、入射面２０２Ａに対して傾斜する。射出面２０１ＢとＸＹ平面とがなす角度は、角度θＦであり、射出面２０１Ｂは、ＸＹ平面に対して傾斜する。射出面２０１Ｂにおいて、レーザ光Ｌは屈折する。
【００５４】
入射面２０２Ａは、平坦面である。入射面２０２ＡとＸＹ平面とがなす角度は、角度θＧであり、入射面２０２Ａは、ＸＹ平面に対して傾斜する。射出面２０１Ｂと入射面２０２Ａとは、間隙を介して対向する。角度θＦと角度θＧとは、同じ角度でもよいし、異なる角度でもよい。角度θＦと角度θＧとが同じ角度である場合、θＺ方向に関する第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置が調整されることにより、入射面２０２Ａは、射出面２０１Ｂに対して傾斜する場合があるし、平行となる場合がある。入射面２０２Ａにおいて、レーザ光Ｌは、屈折する。
【００５５】
射出面２０２Ｂは、平坦面である。射出面２０２ＢとＸＹ平面とがなす角度は、角度θＨである。本実施形態において、射出面２０２Ｂは、ＸＹ平面と平行であり、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と垂直である。すなわち、角度θＨは、０度である。なお、射出面２０２Ｂは、ＸＹ平面に対して僅かに傾斜していてもよい。例えば、角度θＨが１度未満でもよい。射出面２０２Ｂにおいて、レーザ光Ｌは、屈折する。
【００５６】
図３において、レーザ光Ｌは、第１プリズム１０１の入射面１０１Ａに入射角度θ１ａで入射し、入射面１０１Ａから屈折角度θ１ｂで第１プリズム１０１に入射する。第１プリズム１０１を進行したレーザ光Ｌは、射出面１０１Ｂに入射角度θ２ａで入射し、射出面１０１Ｂから屈折角度θ２ｂで射出する。射出面１０１Ｂから射出されたレーザ光Ｌは、第２プリズム１０２の入射面１０２Ａに入射角度θ３ａで入射し、入射面１０２Ａから屈折角度θ３ｂで第２プリズム１０２に入射する。第２プリズム１０２を進行したレーザ光Ｌは、射出面１０２Ｂに入射角度θ４ａで入射し、射出面１０２Ｂから屈折角度θ４ｂで射出する。射出面１０２Ｂから射出されたレーザ光Ｌは、第３プリズム２０１の入射面２０１Ａに入射角度θ５ａで入射し、入射面２０１Ａから屈折角度θ５ｂで第３プリズム２０１に入射する。第３プリズム２０１を進行したレーザ光Ｌは、射出面２０１Ｂに入射角度θ６ａで入射し、射出面２０１Ｂから屈折角度θ６ｂで射出する。射出面２０１Ｂから射出されたレーザ光Ｌは、第４プリズム２０２の入射面２０２Ａに入射角度θ７ａで入射し、入射面２０２Ａから屈折角度θ７ｂで第４プリズム２０２に入射する。第４プリズム２０２を進行したレーザ光Ｌは、射出面２０２Ｂに入射角度θ８ａで入射し、射出面２０２Ｂから屈折角度θ８ｂで射出する。
【００５７】
射出面２０２Ｂから射出されたレーザ光Ｌは、集光光学系８０により集光された後、加工対象物ＷＰに照射される。図３に示す例において、第１プリズム１０１、第２プリズム１０２、第３プリズム２０１、及び第４プリズム２０２をレーザ光Ｌが通過することによって、射出面２０２Ｂから射出されたレーザ光Ｌは、光軸ＡＸに対して傾斜する方向に進行する。加工対象物ＷＰの表面がＸＹ平面と平行である場合、レーザ光Ｌは、加工対象物ＷＰの表面に対して斜めに入射する。
【００５８】
図４は、本実施形態に係る調整装置４００の制御ブロック図の一例を示す図である。本実施形態において、レーザ加工装置１０は、４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２それぞれのθＺ方向に関する位置を検出可能な位置検出装置２５と、加工対象物ＷＰに形成される穴の目標形状と、その目標形状の穴を形成するための４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２それぞれのθＺ方向に関する目標位置との関係（テーブル）とを記憶する記憶装置２６と、を備えている。制御装置２４は、記憶装置２６の記憶情報と位置検出装置２５の検出結果とに基づいて、４つのアクチュエータ１０３、１０４、２０３、２０４それぞれの駆動量及び駆動速度を制御する。例えば、アクチュエータ２０４の駆動量が制御されることにより、第４プリズム２０２のθＺ方向に関する移動量（回転量、回転角度）が制御され、アクチュエータ２０４の駆動速度が制御されることにより、第４プリズム２０２のθＺ方向に関する移動速度（回転速度）が制御される。アクチュエータ１０３、１０４、２０３についても同様である。
【００５９】
位置検出装置２５は、基準位置に対するθＺ方向に関する第１プリズム１０１の移動量を検出するエンコーダ２５Ａと、第２プリズム１０２の移動量を検出するエンコーダ２５Ｂと、第３プリズム２０１の移動量を検出するエンコーダ２５Ｃと、第４プリズム２０２の移動量を検出するエンコーダ２５Ｄと、を含む。位置検出装置２５は、エンコーダ２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄを使って、θＺ方向に関する第１、第２、第３、第４プリズム１０１、１０２、２０１、２０２それぞれの位置を検出可能である。位置検出装置２５の検出結果は制御装置２４に出力される。制御装置２４は、位置検出装置２５の検出結果に基づいて、基準位置に対して４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２のそれぞれが目標位置に配置されるように、アクチュエータ１０３、１０４、２０３、２０４を制御する。また、制御装置２４は、位置検出装置２５の検出結果に基づいて、単位時間当たりの４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２それぞれの移動量を求め、その移動量に基づいて、θＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２それぞれの移動速度を求めることもできる。
【００６０】
記憶装置２６には、加工対象物ＷＰに目標形状の穴を形成するための４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２それぞれの目標位置に関する情報が記憶されている。なお、穴の目標形状と、その目標形状の穴を形成するための４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２それぞれの目標位置との関係は、予備実験及びシミュレーションの一方又は両方により決定可能である。制御装置２４は、加工対象物ＷＰに目標形状の穴が形成されるように、それら４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２それぞれの目標位置に関する情報と、４つのエンコーダ２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄそれぞれの検出結果とに基づいて、４つのアクチュエータ１０３、１０４、２０３、２０４のそれぞれを制御する。換言すれば、制御装置２４は、加工対象物ＷＰに目標形状の穴が形成されるように、記憶装置２６の記憶情報に基づいて、θＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の相対位置（位相角の差）、４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２それぞれの回転量、及び４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２それぞれの回転速度を含む、４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の回転条件（移動条件、位置条件）を決定する。制御装置２４は、その決定された回転条件に基づいて４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２が回転（移動）するように、４つのアクチュエータ１０３、１０４、２０３、２０４のそれぞれを制御する。
【００６１】
図５は、第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２の動作の一例を示す模式図である。図５に示すように、制御装置２４は、第１駆動装置１０５を制御して、θＺ方向（回転方向）に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２との相対位置を変化させることができる。例えば、第１プリズム１０１に対して、第２プリズム１０２を、図５中、破線で示す位置（符号１０２’参照）から実線で示す位置（符号１０２参照）まで回転させることができる。例えば、θＺ方向に関して第１プリズム１０１を第１速度で回転させながら、その第１プリズム１０１の回転の少なくとも一部の期間において、第２プリズム１０２を第１速度とは異なる第２速度で回転させることにより、制御装置２４は、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２との相対位置を変化させることができる。もちろん、制御装置２４は、第１プリズム１０１に対して第２プリズム１０２を、θＺ方向に１回転させることができるし、複数回転させることができる。
【００６２】
図６は、第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２の動作の一例を示す模式図である。図６に示すように、制御装置２４は、第１駆動装置１０５を制御して、θＺ方向（回転方向）に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２との相対位置を固定した状態で、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２とを一緒に回転させることができる。例えば、第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２を、図６中、破線で示す位置（符号１０１’及び符号１０２’参照）から実線で示す位置（符号１０１及び符号１０２参照）まで、第１プリズム１０１及び第２プリズム１０１を一緒に回転させることができる。もちろん、制御装置２４は、第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２を、θＺ方向に１回転させることができるし、複数回転させることができる。
【００６３】
図５及び図６を参照して第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２の動作の一例について説明した。第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２と同様、制御装置２４は、θＺ方向（回転方向）に関する第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を変化させることができるし、θＺ方向に関する第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を固定した状態で第３プリズム２０１と第４プリズム２０２とを一緒に回転させることができる。また、制御装置２４は、第１プリズム１０１、第２プリズム１０２、第３プリズム２０１、及び第４プリズム２０２のそれぞれを別々に回転させることができる。
【００６４】
なお、図５及び図６においては、第１、第２プリズム１０１、１０２が角ウェッジプリズムである例を示したが、丸ウェッジプリズムでもよい。
【００６５】
図７及び図８は、第３プリズム２０１に対して第４プリズム２０２がθＺ方向に相対移動したときの、加工対象物ＷＰに対するレーザ光Ｌの照射条件（入射条件）の一例を示す模式図である。なお、図７及び図８においては、説明を簡単にするため、第３プリズム２０１の入射面２０１Ａにレーザ光Ｌが垂直に入射する例について説明する。すなわち、図７及び図８に示す例において、第３プリズム２０１の入射面２０１Ａに入射するレーザ光Ｌの入射角度θ５ａは０度である。また、第３プリズム２０１の入射面２０１Ａに入射したレーザ光Ｌの屈折角度θ５ｂも０度である。また、図７及び図８は、便宜上、レーザ光ＬがＸＺ平面内を通過する例を示す。
【００６６】
図７に示すように、θＺ方向に関する第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置が第１条件である場合、レーザ光Ｌが通過する面内（ＸＺ面内）における、ＸＹ平面と第３プリズム２０１の入射面２０１Ａとがなす角度θＥは、０度であり、ＸＹ平面と第３プリズム２０１の射出面２０１Ｂとがなす角度θＦは、第１角度であり、ＸＹ平面と第４プリズム２０２の入射面２０２Ａとがなす角度θＧは、第１角度とは異なる第２角度であり、ＸＹ平面と第４プリズム２０２の射出面２０２Ｂとがなす角度θＨは、０度である。第１角度及び第２角度のそれぞれは、０度より大きく９０度よりも小さい。なお、図７に示す例においては、射出面２０１Ｂの−Ｘ側の端部が＋Ｘ側の端部よりも−Ｚ側に配置されるように射出面２０１Ｂが傾斜する。入射面２０２Ａの−Ｘ側の端部が＋Ｘ側の端部よりも＋Ｚ側に配置されるように入射面２０２Ａが傾斜する。
【００６７】
図７において、第３プリズム２０１の入射面２０１Ａに入射したレーザ光Ｌは、その第３プリズム２０１の射出面２０１Ｂから射出される。第３プリズム２０１の射出面２０１Ｂは、ＸＹ平面に対して傾斜しており、レーザ光Ｌは、入射角度θ６ａで射出面２０１Ｂに入射した後、その入射角度θ６ａに応じた屈折角度θ６ｂで射出面２０１Ｂから射出される。光軸ＡＸと平行なＺ軸と射出面２０１Ｂから射出されるレーザ光Ｌとがなす角度θＬａ（射出面２０１Ｂから射出されるレーザ光Ｌの進行方向）は、射出面２０１Ｂの傾斜角度θＦ及びその射出面２０１Ｂに対するレーザ光Ｌの入射角度θ６ａに応じて変化する。
【００６８】
第３プリズム２０１の射出面２０１Ｂから射出されたレーザ光Ｌは、第４プリズム２０２の入射面２０２Ａに、屈折角度θ６ｂ（Ｚ軸と射出面２０１Ｂから射出されるレーザ光Ｌとがなす角度θＬａ）に応じた入射角度θ７ａで入射する。第４プリズム２０２の入射面２０２Ａは、ＸＹ平面に対して傾斜しており、レーザ光Ｌは、入射角度θ７ａで入射面２０２Ａに入射した後、その入射角度θ７ａに応じた屈折角度θ７ｂで第４プリズム２０２に入射する。Ｚ軸と入射面２０２Ａから第４プリズム２０２に入射するレーザ光Ｌとがなす角度θＬｂ（入射面２０２Ａから入射するレーザ光Ｌの進行方向）は、入射面２０２Ａの傾斜角度θＧ及びその入射面２０２Ａに対するレーザ光Ｌの入射角度θ７ａに応じて変化する。第４プリズム２０２を進行したレーザ光Ｌは、第４プリズム２０２の射出面２０２Ｂに、入射角度θ８ａで入射した後、その入射角度θ８ａに応じた屈折角度θ８ｂで射出面２０２Ｂから射出される。
【００６９】
第４プリズム２０２の射出面２０２Ｂから射出されたレーザ光Ｌは、集光光学系８０を介して、加工対象物ＷＰの表面に照射される。加工対象物ＷＰの表面において、レーザ光Ｌは、集光光学系８０の光軸と加工対象物ＷＰの表面との交点Ｐから第１距離Ｒ１だけ離れた位置ＩＰ１に照射される。
【００７０】
図８に示すように、θＺ方向に関する第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置が第２条件である場合、レーザ光Ｌが通過する面内（ＸＺ面内）における、ＸＹ平面と第３プリズム２０１の入射面２０１Ａとがなす角度θＥは、０度であり、ＸＹ平面と第３プリズム２０１の射出面２０１Ｂとがなす角度θＦは、第１角度であり、ＸＹ平面と第４プリズム２０２の入射面２０２Ａとがなす角度θＧは、第１角度及び第２角度とは異なる第３角度であり、ＸＹ平面と第４プリズム２０２の射出面２０２Ｂとがなす角度θＨは、０度である。第１角度及び第３角度のそれぞれは、０度より大きく９０度よりも小さい。
【００７１】
図８において、第３プリズム２０１の入射面２０１Ａに入射したレーザ光Ｌは、その第３プリズム２０１の射出面２０１Ｂから射出される。第３プリズム２０１の射出面２０１Ｂは、ＸＹ平面に対して傾斜しており、レーザ光Ｌは、入射角度θ６ａで射出面２０１Ｂに入射した後、その入射角度θ６ａに応じた屈折角度θ６ｂで射出面２０１Ｂから射出される。Ｚ軸と射出面２０１Ｂから射出されるレーザ光Ｌとがなす角度θＬａ（射出面２０１Ｂから射出されるレーザ光Ｌの進行方向）は、射出面２０１Ｂの傾斜角度θＦ及びその射出面２０１Ｂに対するレーザ光Ｌの入射角度θ６ａに応じて変化する。
【００７２】
第３プリズム２０１の射出面２０１Ｂから射出されたレーザ光Ｌは、第４プリズム２０２の入射面２０２Ａに、屈折角度θ６ｂ（Ｚ軸と射出面２０１Ｂから射出されるレーザ光Ｌとがなす角度θＬａ）に応じた入射角度θ７ａで入射する。第４プリズム２０２の入射面２０２Ａは、ＸＹ平面に対して傾斜しており、レーザ光Ｌは、入射角度θ７ａで入射面２０２Ａに入射した後、その入射角度θ７ａに応じた屈折角度θ７ｂで第４プリズム２０２に入射する。Ｚ軸と入射面２０２Ａから第４プリズム２０２に入射するレーザ光Ｌとがなす角度θＬｂ（入射面２０２Ａから入射するレーザ光Ｌの進行方向）は、入射面２０２Ａの傾斜角度θＧ及びその入射面２０２Ａに対するレーザ光Ｌの入射角度θ７ａに応じて変化する。第４プリズム２０２を進行したレーザ光Ｌは、第４プリズム２０２の射出面２０２Ｂに、入射角度θ８ａで入射した後、その入射角度θ８ａに応じた屈折角度θ８ｂで射出面２０２Ｂから射出される。
【００７３】
第４プリズム２０２の射出面２０２Ｂから射出されたレーザ光Ｌは、集光光学系８０を介して、加工対象物ＷＰの表面に照射される。加工対象物ＷＰの表面において、レーザ光Ｌは、集光光学系８０の光軸と加工対象物ＷＰの表面との交点Ｐから第１距離Ｒ１とは異なる第２距離Ｒ２だけ離れた位置ＩＰ２に照射される。
【００７４】
このように、射出面２０２Ｂから射出されるレーザ光Ｌの位置（射出位置）、すなわち、加工対象物ＷＰの表面におけるレーザ光Ｌの照射位置ＩＰ（交点Ｐからの距離Ｒ）は、第３プリズム２０１及び第４プリズム２０２のそれぞれにおいてレーザ光Ｌが通過する部分（レーザ光Ｌが通過する面内）における射出面２０１Ｂにおける入射角度θ６ａ及び屈折角度θ６ｂ、入射面２０２Ａにおける入射角度θ７ａ及び屈折角度θ７ｂ、射出面２０２Ｂにおける入射角度θ８ａ及び屈折角度θ８ｂ、射出面２０１Ｂの傾斜角度θＦ、及び入射面２０２Ａの傾斜角度θＧに応じて変化する。これらレーザ光Ｌが通過する部分における入射角度θ６ａ、射出角度θ６ｂ、入射角度θ７ａ、射出角度θ７ｂ、傾斜角度θＦ、及びθＧは、θＺ方向に関する第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置を変化させることによって、変化させることができる。本実施形態においては、θＺ方向に関して、第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置を連続的に変化させることにより、交点Ｐとレーザ光Ｌの照射位置ＩＰとの距離Ｒを連続的に変化させることができる。
【００７５】
また、θＺ方向に関する第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置が固定された状態で、第３プリズム２０１と第４プリズム２０２とが一緒に回転することにより、図９の模式図に示すように、レーザ光Ｌの照射位置（入射位置）ＩＰを、交点Ｐ（集光光学系８０の光軸）の周囲において旋回させることができる（矢印ｃ参照）。すなわち、交点（中心）Ｐの周囲をレーザ光Ｌが旋回し、中心Ｐを旋回中心とする仮想円ＩＣ上をレーザＬの照射位置ＩＰが移動することにより、図１０に示すように、ＸＹ平面において円形の穴Ｗｂを加工対象物ＷＰに形成することができる。穴Ｗｂの大きさ（径）は、距離（旋回径）Ｒを調整することにより調整可能である。
【００７６】
また、θＺ方向に関する第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を変化させながら、第３プリズム２０１の回転と同期して、第４プリズム２０３を回転させることにより、ＸＹ平面における穴の形状を調整することができる。例えば、図１１に示すように、楕円形の穴Ｗｂを加工対象物ＷＰに形成することができる。すなわち、レーザ光Ｌを旋回させながら、距離Ｒが変化するように第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を調整することにより、楕円形の穴Ｗｂを形成することができる。また、集光光学系８０の光軸（中心Ｐ）の周囲においてレーザ光Ｌを旋回させながら距離Ｒを調整することにより、楕円形とは異なる形状の穴Ｗｂを形成することができる。
【００７７】
図７及び図８を参照した例では、第３プリズム２０１の入射面２０１Ａに対してレーザ光Ｌが垂直に入射する場合について説明した。本実施形態においては、θＺ方向に関する第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２の相対位置を変化させて、第３プリズム２０１の入射面２０１Ａに入射するレーザ光Ｌの入射角度θ５ａ及び入射位置を変化させることができる。すなわち、第２プリズム１０２の射出面１０２Ｂから射出されるレーザ光Ｌの位置及び屈折角度θ４ｂは、第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２のそれぞれにおいてレーザ光Ｌが通過する部分（レーザ光Ｌが通過する面内）における射出面１０１Ｂにおける入射角度θ２ａ及び屈折角度θ２ｂ、入射面１０２Ａにおける入射角度θ３ａ及び屈折角度θ３ｂ、射出面１０２Ｂにおける入射角度θ４ａ及び屈折角度θ４ｂ、射出面１０１Ｂの傾斜角度θＢ、及び入射面１０２Ａの傾斜角度θＣに応じて変化する。これらレーザ光Ｌが通過する部分における入射角度θ２ａ、屈折角度θ２ｂ、入射角度θ３ａ、屈折角度θ３ｂ、入射角度θ４ａ、屈折角度θ４ｂ、傾斜角度θＢ、及び傾斜角度θＣは、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置を変化させることによって、変化させることができる。したがって、θＺ方向に関する第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２の相対位置を変化させることにより、図１２に示すように、第２プリズム１０２の射出面１０２Ｂから射出されるレーザ光Ｌの屈折角度θ４ｂ、及び第３プリズム２０１の入射面２０１Ａに入射するレーザ光Ｌの入射角度θ５ａを調整することができる。本実施形態においては、θＺ方向に関して、第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置を連続的に変化させることにより、第３プリズム２０１の入射面２０１Ａに入射するレーザ光Ｌの入射角度θ５ａを連続的に調整することができる。また、入射面２０１Ａに入射するレーザ光Ｌの入射位置を連続的に調整することもできる。
【００７８】
第３プリズム２０１の入射面２０１Ａに入射するレーザ光Ｌの入射角度θ５ａが変化することにより、第４プリズム２０２の射出面２０２Ｂから射出されるレーザ光Ｌの屈折角度θ８ｂが変化する。したがって、θＺ方向に関する第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２の相対位置を変化させることにより、第４プリズム２０２の射出面２０２Ｂから射出されるレーザ光の屈折角度θ８ｂを調整することができ、図１３に示すように、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射角度θＷを調整することができる。本実施形態においては、θＺ方向に関して、第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置を連続的に変化させることにより、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射角度θＷを連続的に調整することができる。
【００７９】
そして、本実施形態においては、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２の相対位置、及び第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を変化させることによって、図１４に示すように、加工対象物ＷＰの表面におけるレーザ光Ｌの入射位置ＩＰ（交点Ｐからの距離Ｒ）と、加工対象物ＷＰの表面に対するレーザ光Ｌの入射角度θＷとの一方又は両方を調整することができる。
【００８０】
このように、制御装置２４は、θＺ方向（回転方向）に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２との相対位置、及び第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を調整して、加工対象物ＷＰに対するレーザ光ＬＰの入射位置（照射位置）ＩＰ及び入射角度θＷを含むレーザ光Ｌの照射条件を調整することができる。
【００８１】
なお、本実施形態においては、調整装置４００の第１調整部４０１が加工対象物ＷＰの表面に対するレーザ光Ｌの入射角度θＷを調整し、第２調整部４０２がレーザ光Ｌの照射位置ＩＰを調整することとした。実際には、調整装置４００が有する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２のθＺ方向に関する相対位置を適宜調整することによって、加工対象物ＷＰの表面におけるレーザ光Ｌの入射位置ＩＰ、及び加工対象物ＷＰの表面に対するレーザ光Ｌの入射角度θＷが調整される。すなわち、上述の説明においては、第１調整部４０１がレーザ光Ｌの入射角度θＷを調整し、第２調整部４０２がレーザ光Ｌの照射位置ＩＰを調整することとしたが、第１調整部４０１がレーザ光Ｌの入射角度θＷ及び照射位置ＩＰの一方又は両方を調整可能であるし、第２調整部４０２がレーザ光Ｌの入射角度θＷ及び照射位置ＩＰの一方又は両方を調整可能である。
【００８２】
次に、レーザ加工装置１０を用いて加工対象物ＷＰを加工する方法の一例について説明する。以下の説明において、４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２は、同じ方向に回転する。４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２は、例えば＋θＺ方向（時計まわりの方向）に同期して回転してもよいし、−θＺ方向（反時計まわりの方向）に同期して回転してもよい。
【００８３】
図１５（Ａ）は、加工すべき穴Ｗｂの平面図、図１５（Ｂ）は、加工すべき穴Ｗｂの断面図を示す。すなわち、図１５は、加工対象物ＷＰに形成すべき穴Ｗｂの目標形状を示す。図１５（Ａ）に示すように、ＸＹ平面における穴Ｗｂの形状は、円形であり、穴Ｗｂの半径は、ｒ１である。図１５（Ｂ）に示すように、加工対象物ＷＰの表面から裏面に向かって、穴Ｗｂの大きさは一定である。すなわち、穴Ｗｂは、所謂、ストレート穴である。
【００８４】
制御装置２４は、加工対象物ＷＰに図１５に示した穴Ｗｂが形成されるように、記憶装置２６の記憶情報に基づいて、θＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の回転条件（移動条件、位置条件）を決定する。例えば、制御装置２４は、加工対象物ＷＰに図１５に示した穴Ｗｂが形成されるように、記憶装置２６の記憶情報に基づいて、θＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の相対位置（位相角の差）を決定する。例えば、制御装置２４は、図１５に示したストレート穴Ｗｂが形成されるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２との相対位置を決定するとともに、図１５に示した半径ｒ１の穴Ｗｂが形成されるように、θＺ方向に関する第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を決定する。一例として、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射角度θＷの目標角度を０度とし、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射位置ＩＰの目標位置を中心Ｐから距離ｒ１の位置としてもよい。制御装置２４は、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射角度θＷが目標角度になり、入射位置ＩＰが目標位置になるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２と第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を決定する。
【００８５】
本実施形態においては、穴Ｗｂの加工において、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第３プリズム２０１との相対位置は変化しないように第１駆動装置１０５及び第２駆動装置２０５が制御される。目標形状の穴Ｗｂが形成されるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置が決定され、第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置が決定される。
【００８６】
図１６は、図１５に示した穴Ｗｂを形成するためのθＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の回転条件の一例を示す図である。図１６に示す回転条件は、記憶装置２６に記憶されている。図１６（Ａ）において、横軸は、第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２が回転している時間を示し、縦軸は、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置（位相角の差）を示す。図１６（Ｂ）において、横軸は、第３プリズム２０１及び第４プリズム２０２が回転している時間を示し、縦軸は、θＺ方向に関する第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置（位相）を示す。４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２のそれぞれは、θＺ方向に関する回転開始位置から回転を開始し、１回転するのに時間Ｔを要するものとする。
【００８７】
図１６において、４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２のそれぞれが、基準相対位置を維持した状態で、一定速度で、時間Ｔをかけて１回転するときの各時点における位相（相対位相）をそれぞれφ１、φ２、φ３、φ４とする。本実施形態においては、プリズム１０１、２０１は、一定速度で回転するため、１回転するときの各時点におけるプリズム１０１とプリズム２０１との位相（相対位相）はそれぞれ、φ１、φ３と一定である。また、プリズム１０１が一定速度で回転し、プリズム１０２が角速度を変化させずに一定速度で回転する場合、プリズム１０２の位相（プリズム１０１に対する相対位相）は、一定である（図１６、図１８、図２０、図２３参照）。一方、１回の回転の少なくとも一部においてプリズム１０２の角速度が変化する場合、プリズム１０２の位相は変化する。また、プリズム２０１が一定速度で回転し、プリズム２０２が角速度を変化させずに一定速度で回転する場合、プリズム２０２の位相（プリズム２０１に対する相対位相）は、一定である（図１６、図２０参照）。一方、１回の回転の少なくとも一部においてプリズム２０２の角速度が変化する場合、プリズム２０２の位相は変化する（図１８、図２３参照）。
【００８８】
本実施形態においては、図１５に示す穴Ｗｂが形成されるように、第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の位相角の差が決定される。本実施形態においては、入射角度θＷを目標角度にするための第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の位相角の差は（φ１−φ２）である。制御装置２４は、入射角度θＷが目標角度になるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置（位相角の差）を決定し、調整する。また、図１５に示す穴Ｗｂが形成されるように、第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の位相角の差が決定される。本実施形態においては、入射位置ＩＰを中心Ｐにするための第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の位相角の差は（φ３−φ４）であり、入射位置ＩＰを目標位置（中心Ｐから距離ｒ１の位置）にするための第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の位相角の差は（φ３−φ５）である。制御装置２４は、入射位置ＩＰが目標位置になるように、θＺ方向に関する第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置（位相角の差）を決定し、調整する。
【００８９】
制御装置２４は、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第３プリズム２０１との相対位置（位相角の差）を固定した状態で、第１プリズム１０１と第３プリズム２０１とを一緒に回転させる。また、制御装置２４は、入射角度θＷが目標角度になるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置（位相角の差）を固定した状態で、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２とを一緒に回転させる。また、制御装置２４は、入射位置ＩＰが目標位置になるように、θＺ方向に関する第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置（位相角の差）を固定した状態で、第３プリズム２０１と第４プリズム２０２とを一緒に回転させる。すなわち、本実施形態においては、回転開始位置において第１プリズム１０１と第２プリズム１０２と第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置が固定され、その相対位置が固定された状態で、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２と第３プリズム２０１と第４プリズム２０２とが一緒に回転する。これにより、図１５に示したような穴Ｗｂが形成される。
【００９０】
また、本実施形態においては、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２と第３プリズム２０１と第４プリズム２０２とは、一定速度で回転する。なお、制御装置２４は、４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の相対位置を固定した状態で、回転速度を変化させてもよい。
【００９１】
図１７は、加工すべき穴Ｗｂの別の例を示す。図１７（Ａ）に示すように、ＸＹ平面ＸＹにおける穴Ｗｂの形状は、楕円形であり、穴Ｗｂの短軸の半分の寸法はｒ１であり、長軸の半分の寸法はｒ２である。図１７（Ｂ）に示すように、加工対象物ＷＰの表面から裏面に向かって、穴Ｗｂの大きさは一定である。
【００９２】
制御装置２４は、加工対象物ＷＰに図１７に示した穴Ｗｂが形成されるように、記憶装置２６の記憶情報に基づいて、θＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の回転条件を決定する。例えば、制御装置２４は、加工対象物ＷＰに図１７に示した穴Ｗｂが形成されるように、記憶装置２６の記憶情報に基づいて、θＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の相対位置（位相角の差）を決定する。本実施形態において、制御装置２４は、ストレート穴Ｗｂが形成されるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２との相対位置を決定するとともに、楕円形の穴Ｗｂが形成されるように、θＺ方向に関する第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を決定する。一例として、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射角度θＷの目標角度を０度とし、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射位置ＩＰの目標位置を中心Ｐから距離ｒ１の位置と距離ｒ２の位置との間で変化させてもよい。制御装置２４は、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射角度θＷが目標角度になり、入射位置ＩＰが目標位置になるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２と第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を調整する。
【００９３】
穴Ｗｂの加工において、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第３プリズム２０１との相対位置は変化しないように第１駆動装置１０５及び第２駆動装置２０５が制御される。目標形状の穴Ｗｂが形成されるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置が決定され、第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置が決定される。
【００９４】
図１８は、図１７に示した穴Ｗｂを形成するためのθＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の回転条件の一例を示す図である。図１７に示す穴Ｗｂが形成されるように、第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の位相角の差が決定される。入射角度θＷを目標角度にするための第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の位相角の差は（φ１−φ２）である。制御装置２４は、入射角度θＷが目標角度になるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置（位相角の差）を決定し、調整する。また、図１７に示す穴Ｗｂが形成されるように、第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の位相角の差が決定される。本実施形態においては、入射位置ＩＰを中心Ｐから距離ｒ１の位置にするための第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の位相角の差は（φ３−φ５）であり、入射位置ＩＰを中心Ｐから距離ｒ２の位置にするための第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の位相角の差は（φ３−φ６）である。制御装置２４は、入射位置ＩＰが目標位置になるように、θＺ方向に関する第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置（位相角の差）を決定し、調整する。
【００９５】
制御装置２４は、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第３プリズム２０１との相対位置（位相角の差）を固定した状態で、第１プリズム１０１と第３プリズム２０１とを一緒に回転させる。また、制御装置２４は、入射角度θＷが目標角度になるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置（位相角の差）を固定した状態で、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２とを一緒に回転させる。また、制御装置２４は、θＺ方向に関する第３プリズム２０１の１回の回転において、第３プリズム２０１との相対位置（位相角の差）を変えながら、第４プリズム２０２を回転させる。本実施形態においては、第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との位相角の差が、（φ３−φ５）と（φ３−φ６）との間において変化するように、第３プリズム２０１対する第４プリズム２０２の位相角の差を変化させながら、第３プリズム２０１の回転と同期して、第４プリズム２０２を回転させる。これにより、図１７に示したような穴Ｗｂが形成される。なお、制御装置２４は、第３プリズム２０１の１回の回転において、第３プリズム２０１との相対位置を固定して第４プリズム２０２を第１角度（例えば９０度）回転させ、第３プリズム２０１との相対位置を変えながら第４プリズム２０２を第２角度（例えば９０度）回転させてもよい。
【００９６】
本実施形態において、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２と第３プリズム２０１とは、一定速度で回転し、第４プリズム２０２の回転速度（角速度）は変化する。なお、制御装置２４は、３つのプリズム１０１、１０２、２０１の相対位置を固定した状態で、回転速度を変化させてもよい。
【００９７】
図１９は、加工すべき穴Ｗｂの別の例を示す。図１９（Ａ）に示すように、ＸＹ平面における穴Ｗｂの形状は、円形である。図１９（Ｂ）に示すように、加工対象物ＷＰの表面から裏面に向かって、穴Ｗｂの大きさは小さくなる。すなわち、穴Ｗｂは、所謂、テーパ穴である。
【００９８】
制御装置２４は、加工対象物ＷＰに図１９に示した穴Ｗｂが形成されるように、記憶装置２６の記憶情報に基づいて、θＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の相対位置（位相角の差）を決定する。一例として、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射角度θＷの目標角度をθｒ度とし、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射位置ＩＰの目標位置を中心Ｐから距離ｒ１の位置としてもよい。制御装置２４は、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射角度θＷが目標角度になり、入射位置ＩＰが目標位置になるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２と第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を調整する。
【００９９】
穴Ｗｂの加工において、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第３プリズム２０１との相対位置は変化しないように第１駆動装置１０５及び第２駆動装置２０５が制御される。目標形状の穴Ｗｂが形成されるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置が決定され、第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置が決定される。
【０１００】
図２０は、図１９に示した穴Ｗｂを形成するためのθＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の回転条件の一例を示す図である。図１９に示すテーパ角の穴Ｗｂが形成されるように、第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の位相角の差が決定される。本実施形態においては、入射角度θＷを目標角度にするための第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の位相角の差は（φ１−φ７）である。制御装置２４は、入射角度θＷが目標角度になるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置（位相角の差）を決定し、調整する。また、図１９に示す円形の穴Ｗｂが形成されるように、第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の位相角の差が決定される。本実施形態においては、入射位置ＩＰを目標位置にするための第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の位相角の差は（φ３−φ５）である。制御装置２４は、入射位置ＩＰが目標位置になるように、θＺ方向に関する第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置（位相角の差）を決定し、調整する。
【０１０１】
制御装置２４は、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第３プリズム２０１との相対位置（位相角の差）を固定した状態で、第１プリズム１０１と第３プリズム２０１とを一緒に回転させる。また、制御装置２４は、入射角度θＷが目標角度になるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置（位相角の差）を固定した状態で、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２とを一緒に回転させる。また、制御装置２４は、入射位置ＩＰが目標位置になるように、θＺ方向に関する第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置（位相角の差）を固定した状態で、第３プリズム２０１と第３プリズム２０２とを一緒に回転させる。これにより、図１９に示したような穴Ｗｂが形成される。
【０１０２】
本実施形態においては、図２１に示すように、集光光学系８０の集光位置（集光点）が加工対象物ＷＰの裏面に一致するように、光軸ＡＸと平行なＺ軸方向に関する集光光学系８０（レーザ加工ヘッド１０）と加工対象物ＷＰとの相対位置が調整される。本実施形態においては、Ｚ軸移動機構３８を含む移動ユニット１４により、Ｚ軸方向に関する集光光学系８０と加工対象物ＷＰとの相対位置が調整される。制御装置２４は、移動ユニット１４を制御して、集光光学系８０の集光位置と加工対象物ＷＰの裏面とを一致させた状態で、レーザ光Ｌを照射する。これにより、図１９に示したような穴Ｗｂが形成される。
【０１０３】
図２２は、加工すべき穴Ｗｂの別の例を示す。図２２（Ａ）に示すように、ＸＹ平面における穴Ｗｂの形状は、楕円形である。図２２（Ｂ）に示すように、加工対象物ＷＰの表面から裏面に向かって、穴Ｗｂの大きさは大きくなる。すなわち、穴Ｗｂは、所謂、逆テーパ穴である。
【０１０４】
制御装置２４は、加工対象物ＷＰに図２２に示した穴Ｗｂが形成されるように、記憶装置２６の記憶情報に基づいて、θＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の相対位置（位相角の差）を決定する。制御装置２４は、逆テーパ穴Ｗｂが形成されるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２との相対位置を決定するとともに、図２２に示した大きさの穴Ｗｂが形成されるように、θＺ方向に関する第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を決定する。制御装置２４は、加工対象物ＷＰの表面に入射するレーザ光Ｌの入射角度θＷが目標角度になり、入射位置ＩＰが目標位置になるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第２プリズム１０２と第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との相対位置を調整する。
【０１０５】
穴Ｗｂの加工において、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第３プリズム２０１との相対位置は変化しないように第１駆動装置１０５及び第２駆動装置２０５が制御される。目標形状の穴Ｗｂが形成されるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置が決定され、第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の位置が決定される。
【０１０６】
図２３は、図２２に示した穴Ｗｂを形成するためのθＺ方向に関する４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の回転条件の一例を示す図である。図２２に示すテーパ角の穴Ｗｂが形成されるように、第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の位相角の差が決定される。また、図２２に示す楕円形の穴Ｗｂが形成されるように、第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の位相角の差が決定される。
【０１０７】
制御装置２４は、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第３プリズム２０１との相対位置（位相角の差）を固定した状態で、第１プリズム１０１と第３プリズム２０１とを一緒に回転させる。また、制御装置２４は、入射角度θＷが目標角度になるように、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置（位相角の差）を固定した状態で、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２とを一緒に回転させる。また、制御装置２４は、θＺ方向に関する第３プリズム２０１の１回の回転において、第３プリズム２０１との相対位置（位相角の差）を変えながら、第４プリズム２０２を回転させる。本実施形態においては、第３プリズム２０１と第４プリズム２０２との位相角の差が（φ３−φ５）と（φ３−φ６）との間において変化するように、第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の位相角の差を変化させながら、第３プリズム２０１の回転と同期して、第４プリズム２０２を回転させる。これにより、図２２に示したような穴Ｗｂが形成される。
【０１０８】
本実施形態においては、図２４に示すように、集光光学系８０の集光位置（集光点）が加工対象物ＷＰの表面に一致するように、移動ユニット１４により、光軸ＡＸと平行なＺ軸方向に関する集光光学系８０（レーザ加工ヘッド１０）と加工対象物ＷＰとの相対位置が調整される。制御装置２４は、移動ユニット１４を制御して、集光光学系８０の集光位置と加工対象物ＷＰの表面とを一致させた状態で、レーザ光Ｌを照射する。これにより、図２２に示したような穴Ｗｂが形成される。
【０１０９】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１プリズム１０１、第２プリズム１０２、及び第１駆動装置１０５を含む第１調整部４０１と、第３プリズム２０１、第４プリズム２０２、及び第２駆動装置２０５を含む第２調整部４０２とを備える調整装置４００により、加工対象物ＷＰに対するレーザ光Ｌの入射角度θＷ及び入射位置ＩＰを調整できるため、任意の形状の穴Ｗｂを加工対象物ＷＰに精度良く形成することができる。したがって、加工対象物ＷＰを高品質かつ高精度に加工することができる。
【０１１０】
また、本実施形態においては、θＺ方向に関する第１プリズム１０１と第３プリズム２０１との相対位置を固定した状態で第１プリズム１０１と第３プリズム２０１とを一緒に回転させ、θＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置、及び第３プリズム２０１に対する第４プリズム２０２の相対位置を調整して、レーザ光Ｌの照射条件（入射角度θＷ及び入射位置ＩＰの一方又は両方）を調整するようにしたので、制御の複雑化を抑制することができる。また、第１プリズム１０１と第３プリズム２０１との相対位置を固定した状態で第１プリズム１０１と第３プリズム２０１とを一定速度で回転させつつ、所望の入射角度θＷ及び入射位置ＩＰが得られるように、第２プリズム１０２及び第４プリズム２０２の回転を制御することにより、より制御の複雑化を抑制できる。
【０１１１】
また、本実施形態においては、入射角度θＷが目標角度になるようにθＺ方向に関する第１プリズム１０１に対する第２プリズム１０２の相対位置を決定し、その決定した相対位置を固定した状態で第１プリズム１０１と第２プリズム１０２とを一緒に回転させるようにしたので、高品質なストレート穴、テーパ穴、及び逆テーパ穴を形成することができる。
【０１１２】
また、本実施形態においては、第３プリズム２０１の１回の回転において、第３プリズム２０１との相対位置を変えながら第４プリズム２０２を回転させることにより、ＸＹ平面内において任意の形状の穴を形成することができる。上述の実施形態においては、楕円形の穴を形成する例について説明したが、ハート型の穴など、任意の形状の穴を形成することができる。
【０１１３】
また、Ｚ軸方向に関して、集光光学系８０の集光位置と加工対象物ＷＰとの相対位置を調整してレーザ光Ｌを照射することにより、図１９及び図２１に示したようなテーパ穴を形成することができるし、図２２及び図２４に示したような逆テーパ穴を形成することができる。
【０１１４】
なお、本実施形態において、第１プリズム１０１の１回の回転において、第１プリズム１０１との相対位置を変えながら第２プリズム１０２を回転させてもよい。こうすることにより、傾斜角度が異なる内側面を有する穴を形成することができる。
【０１１５】
なお、上述の実施形態においては、４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２を回転させて、光軸ＡＸの周囲においてレーザ光Ｌを旋回させて穴加工を行う例について説明した。レーザ光Ｌの照射条件が所望の入射角度θＷ及び入射位置ＩＰとなるように４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２の相対位置を固定した状態で、それら４つのプリズム１０１、１０２、２０１、２０２を回転させることなく、レーザ光Ｌを照射してもよい。これにより、例えば図２５に示すように、加工対象物ＷＰをレーザ光で切断することができる。また、レーザ光Ｌの入射角度θＷを調整することにより、加工対象物ＷＰの切断面の角度を調整することができる。以下の実施形態においても同様である。
【０１１６】
なお、上述の実施形態において、集光光学系８０の光軸がＺ軸と平行で、コリメート光学系７０の光軸がＸ軸（又はＹ軸）と平行でもよい。なお、集光光学系８０の光軸及びコリメート光学系７０の光軸のそれぞれがＺ軸と平行で、それら光軸がずれていてもよい（同軸でなくてもよい）。その場合、コリメート光学系７０から射出されたレーザ光Ｌは、ミラーなどの光学素子により進行方向を変えられた後、調整装置４００の光学系に供給されればよい。以下の実施形態においても同様である。
【０１１７】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１１８】
図２６は、本実施形態に係る複合加工装置１０Ｂの概略構成を示す模式図である。図２７は、ステージユニットの概略構成を示す斜視図である。
【０１１９】
複合加工装置１０Ｂは、フレーム１２と、移動ユニット１４と、ステージユニット１６と、機械加工ヘッド５０を含む機械加工ユニット２０と、レーザ加工ヘッド６０を含むレーザ加工ユニット２２と、制御装置２４と、を有する。複合加工装置１０Ｂは、ステージユニット１６に保持される加工対象物ＷＰを機械加工ユニット２０により機械加工する。また、複合加工装置１０Ｂは、ステージユニット１６に保持される加工対象物ＷＰにレーザ加工ユニット２２によりレーザ光Ｌを照射し、加工対象物ＷＰをレーザ加工する。
【０１２０】
移動ユニット１４は、加工対象物ＷＰと機械加工ヘッド５０とを相対移動させ、加工対象物ＷＰとレーザ加工ヘッド６０とを相対移動させる。移動ユニット１４は、Ｙ軸移動機構３０と、第１Ｘ軸移動機構３２と、第２Ｘ軸移動機構３４と、第１Ｚ軸移動機構３６と、第２Ｚ軸移動機構３８と、を有する。
【０１２１】
移動ユニット１４は、Ｙ軸移動機構３０と第１Ｘ軸移動機構３２と第１Ｚ軸移動機構３６とを用いて、加工対象物ＷＰと機械加工ヘッド５０とをＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれに相対移動させ、Ｙ軸移動機構３０と第２Ｘ軸移動機構３４と第２Ｚ軸移動機構３８とを用いて、加工対象物ＷＰとレーザ加工ヘッド６０とをＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれに相対移動させる。
【０１２２】
ステージユニット１６は、Ｙ軸移動機構３０のＹ軸移動部材３０ｂ上に配置されている。ステージユニット１６は、支持台４０と、ステージ移動機構４２と、ステージ４４と、を有する。支持台４０は、Ｙ軸移動部材３０ｂに固定された板状の部材であり、ステージ移動機構４２を支持している。ステージ移動機構４２は、支持台４０上に固定されており、支持台４０に対してステージ４４を移動させる。ステージ移動機構４２は、図２７に示すように、Ｂ軸回転機構４６と、Ｃ軸回転機構４８と、を有する。Ｂ軸回転機構４６は、支持台４０に固定されており、Ｃ軸回転機構４８を、支持台４０に対して、Ｂ軸に回転させる。ここで、Ｂ軸は、Ｘ軸と一致する軸である。Ｃ軸回転機構４８は、Ｂ軸回転機構４６に固定されており、ステージ４４を、Ｂ軸回転機構４６に対して、Ｃ軸周りに回転させる。ここで、Ｃ軸は、Ｂ軸つまりＸ軸に直交する軸方向である。ステージ移動機構４２は、ステージ４４を支持台４０に対して、直交する２軸のそれぞれの回りにステージ４４を回転させることができる。また、ステージ４４は、加工対象物ＷＰを支持する機構である。本実施形態のステージ４４は、板状部材に加工対象物ＷＰが固定されている。また、ステージ４４は、板状部材に固定され、加工対象物ＷＰと接触するローラが設けられており、ローラが加工対象物ＷＰの回転を抑制している。ステージユニット１６は、Ｙ軸移動機構３０に設定され、加工対象物ＷＰをステージ４４上に固定する。また、ステージユニット１６は、ステージ移動機構４２でステージ４４を回転させることで、加工対象物ＷＰの向き、つまり姿勢を調整する。
【０１２３】
機械加工ユニット２０は、機械加工ヘッド５０と、工具交換ユニット５２と、を有する。機械加工ヘッド５０は、加工対象物ＷＰを機械加工する機構であり、ヘッド本体５４と、ヘッド本体５４に着脱可能な工具５６とを有する。機械加工ヘッド５０は、加工対象物ＷＰに工具５６を接触させた状態でヘッド本体５４により工具５６を回転させたり、振動させたりすることで、加工対象物ＷＰを加工する。機械加工ヘッド５０は、ヘッド本体５４に測定用の工具を装着することで、加工対象物ＷＰの計測を行うこともできる。工具交換ユニット５２は、工具を支持する支持機構を複数備えた支持部５５を有し、支持部５５が複数の工具５６ａ、５６ｂ、５６ｃを支持している。工具５６ａは、細長い棒状の部材であり、先端の一部に砥石面が設けられた工具である。工具５６ｂは、細長い棒状の部材であり、側面に砥石面が設けられた工具である。工具５６ｃは、計測用の工具であり、空気を供給する空気通路が設けられている。機械加工ユニット２０は、例えば、測定対象物（加工対象物）を密閉した状態で、空気通路から空気を供給し、測定対象物の開口部から空気が排出されることによって生じる内圧の変化を計測することで、内部空間の容積や、開口部の径を計測したり、開口部が開口しているかを計測したりする。工具交換ユニット５２は、機械加工ヘッド５０の移動可能な範囲内に配置されている。工具交換ユニット５２は、支持部５５の工具を支持する支持機構のうち工具が配置されていない支持機構に、機械加工ヘッド５０に装着されている工具を保持させることで、ヘッド本体５４から工具５６を取り外し、支持機構に保持されている別の工具をヘッド本体５４に取り付けることで、別の工具をヘッド本体５４に装着させる。機械加工ユニット２０は、加工対象物ＷＰに対する加工に応じて、ヘッド本体５４に装着する工具を切り換えることで、目的に応じた加工を行うことができる。また、工具の数は特に限定されない。
【０１２４】
次に、図２８から図４０を用いて、複合加工装置１０Ｂの動作、つまり複合加工方法の一例について説明する。図２８は、インジェクターの概略構成を示す模式図である。図２９は、ニードルの概略構成を示す模式図である。図３０は、ノズルボディの概略構成を示す模式図である。図３１は、ノズルボディの拡大図である。図３２は、ニードルの製造方法の一例を示すフローチャートである。図３３は、ノズルボディの製造方法の一例を示すフローチャートである。図３４から図３９は、それぞれ複合加工装置１０Ｂの動作を説明するための説明図である。図４０は、複合加工装置１０Ｂの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１２５】
ここで、本実施形態では、複合加工装置１０Ｂを用いて図２８に示すインジェクター６００を製造する場合とし説明する。なお、インジェクター６００は、複合加工装置１０Ｂによる加工とその他の各種加工装置による加工によって製造される。インジェクター６００は、所定以上の圧力で流体を噴射する装置であり、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料噴射機構として用いられる。インジェクター６００は、ニードル６０２とノズルボディ６０４とを有する。インジェクター６００は、ノズルボディ６０４の中空部分にニードル６０２が挿入されている。ニードル６０２は、図２９に示すように、細長い棒状の部材である。ノズルボディ６０４は、図３０及び図３１に示すように、内部に中空部分が形勢されており、先端に中空部分の径に対して径が小さい噴口穴６０６が複数形成されている。噴口穴６０６は、外部から中空部分まで貫通している穴である。本実施形態の複合加工装置１０Ｂは、ノズルボディ６０４の製造に用いることができる。
【０１２６】
まず、図３２を用いて、ニードルの製造方法について説明する。ニードルの製造方法は、棒状の部材に対して切削加工を行い（ステップＳ１２）、ニードルの外形形状を形成し、熱処理を行い（ステップＳ１４）、仕上げ加工として外面の研磨を行い（ステップＳ１６）製造する。また、製造方法は、製造したニードルの外形形状、特に、先端部近傍の外径を計測する。なお、ニードルは、複合加工装置１０Ｂ以外の装置で製造してもよい。
【０１２７】
次に、図３３から図３９を用いて、ノズルボディの製造方法について説明する。まず、ノズルボディの製造方法は、鋳造等で外形形状がノズルボディの形状となる加工対象物を製造する。製造方法は、製造した部材に対して内径ドリル加工を行い（ステップＳ２０）、内部の空間を形成し、その後、加工対象物に内径ザグリ電解加工を行い（ステップＳ２２）、熱処理を行う（ステップＳ２４）。ノズルボディの製造方法は、熱処理を行った加工対象物のステージ４４に固定し、複合加工装置１０Ｂで加工する。
【０１２８】
複合加工装置１０Ｂは、レーザ加工ヘッド６０でレーザ加工を行い、固定された加工対象物に噴口穴を開ける（ステップＳ２６）。具体的には、図３４に示すように、ステージ移動機構４２で加工対象物ＷＰの向きを調整し、加工対象物ＷＰの噴口穴を形成する部分が反対側の端部よりもＺ軸方向上側となる向きで、かつ、形成する噴口穴の中心がＺ軸方向と平行となる向きに移動させ、レーザ加工ヘッド６０でレーザ加工を行うことで、加工対象物ＷＰに噴口穴を形成する。さらに、複合加工装置１０Ｂは、Ｃ軸回転機構４８でＣ軸周りにステージ４４を回転させることで、図３５に示すように、加工対象物ＷＰを長手方向の軸中心に回転させることができる。複合加工装置１０Ｂは、Ｃ軸回転機構４８でＣ軸周りにステージ４４を回転させ、加工対象物ＷＰを一定角度回転させ、レーザ加工ヘッド６０でレーザ加工を行うことで、複数個所に噴口穴を形成する。複合加工装置１０Ｂは、Ｃ軸回転機構４８でＣ軸周りにステージ４４を回転させ、加工対象物ＷＰに噴口穴を形成することで、同心円上に噴口穴を形成することができる。
【０１２９】
複合加工装置１０Ｂは、噴口穴を形成したら、機械加工ヘッド６０で先端加工を行う（ステップＳ２８）。具体的には、図３６に示すように、ステージ移動機構４２で加工対象物ＷＰの向きを調整し、加工対象物ＷＰの中空部分の中心軸（長手方向に平行でかつ断面の中心を通る軸）がＺ軸方向と平行となる向きに移動させる。その後、複合加工装置１０Ｂは、工具５６ａをヘッド本体５４に装着し、工具５６ａを中空部分に挿入し、砥石面で中空部分の先端部分を研磨する。なお、ヘッド本体５４は、例えば、工具５６ａを中空部分の中心軸周りに回転させることで研磨加工を行うことができる。これにより、図３７に示すように、加工対象物６１４ａの中空部分の先端６１６、つまり、噴口穴６０６が形成されている部分の周辺部である先端６１６が研磨された状態となる。
【０１３０】
複合加工装置１０Ｂは、先端加工を行ったら、内面研磨を行う（ステップＳ３０）。複合加工装置１０Ｂは、工具５６ｂをヘッド本体５４に装着し、工具５６ｂを中空部分に挿入し、砥石面で中空部分の内周面を研磨する。なお、ヘッド本体５４は、例えば、工具５６ａを中空部分の中心軸周りに回転させることで研磨加工を行うことができる。これにより、図３８に示すように、加工対象物６１４ｂの中空部分の内周面６１８が研磨された状態となる。
【０１３１】
複合加工装置１０Ｂは、内面研磨を行ったら、マッチング加工として、流体研磨を行う（ステップＳ３２）。具体的には、図３９に示すように、複合加工装置１０Ｂは、工具をヘッド本体５４に装着し、加工対象物６１４ｃの中空部分に研磨用の流体を供給し、内面を研磨することで、内面の仕上げ加工を行う。
【０１３２】
複合加工装置１０Ｂは、マッチング加工として、流体研磨を行ったら、内径を計測する（ステップＳ３４）。製造方法は、内径を計測したら、複合加工装置１０Ｂから加工対象物（ノズルボディ）を取り外し、性能を評価し（ステップＳ３６）、本処理を終了する。性能評価を行って、要求性能を満たしていないノズルボディは、不良品として排除することで、性能を満たすインジェクターを製造することができる。以上のようにして製造したニードルとノズルボディは、ノズルボディにニードルを挿入し、その他の仕上げを行うことで、インジェクターとなる。
【０１３３】
複合加工装置１０Ｂは、ステージ４４に保持された加工対象物ＷＰを、機械加工ユニット２０とレーザ加工ユニット２２の両方で加工できる。これにより、加工対象物ＷＰの固定状態を維持したまま、加工を行うことができ、レーザ加工した部分と機械加工した部分との間で軸ズレが生じることを抑制できる。また、レーザを回転させることで、効果的にレーザ加工を行うことができる。
【０１３４】
また、複合加工装置１０Ｂは、ファイバレーザ光源６２と、短パルスレーザ光源６４と、を設け、切換機構７４により照射するレーザを切り換え可能とすることで、加工対象物の大きさ、厚み、材料等に応じて、使用するレーザを切り換えることができる。これにより用途に応じた加工を高い精度かつ短時間で行うことができる。
【０１３５】
また、複合加工装置１０Ｂは、ステージ移動機構４２で加工対象物ＷＰを直交する２軸に回転できる機構とすることで、加工対象物ＷＰを同じステージ４４で保持した状態を維持しつつ、種々の向きで加工対象物ＷＰを加工することができる。
【０１３６】
複合加工装置１０Bは、製造されたニードル、ノズルボディの情報に基づいて加工条件を補正（変更）することが好ましい。図４０に示すように、複合加工装置１０Ｂは、ノズルボディの内径の計測結果を取得し（ステップＳ７０）、ニードルの外径の計測結果を取得し（ステップＳ７２）、計測結果の比較に基づいて、加工条件の補正を行い（ステップＳ７４）、本処理を終了する。具体的には、仕上げ加工前の研磨処理の工程にかかる時間また工程数を減らすことができるように、各ステップでの切削量や研磨量を調整する。これにより、製造に係る時間を低減することができ、さらに工具にかかる負荷も少なくすることができる。
【０１３７】
ここで、加工対象物ＷＰとしては、ノズルボディ以外の種々の部材を対象とすることができる。また、加工対象物ＷＰの材料も種々の材料を用いることができ、例えば、インコネル（登録商標）、ハステロイ（登録商標）、ステンレス、セラミック、鋼、炭素鋼、耐熱鋼、セラミックス、シリコン、チタン、タングステン、樹脂、プラスチックス、Ｎｉ基耐熱合金等で作成された部材を用いることができる。また、加工対象物ＷＰとして、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon  Fiber  Reinforced  Plastics）、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass  Fiber  Reinforced  Plastics）、ガラス長繊維強化プラスチック（ＧＭＴ：Glass-mat  Reinforced  Thermoplastics）等の繊維強化プラスチック、鋼板以外の鉄合金、アルミ合金等の各種金属、種々の複合材等で作成された部材も用いることができる。
【０１３８】
また、上記実施形態において、移動ユニット１４により加工対象物ＷＰをＹ軸方向移動させ、かつ機械加工ヘッド５０とレーザ加工ヘッド６０とをＸ軸方向、Ｚ軸方向に移動させたがこれに限定されない。複合加工装置１０Ｂは、加工対象物ＷＰをＸ軸Ｙ軸Ｚ軸の３方向に移動させても、機械加工ヘッド５０とレーザ加工ヘッド６０とをＸ軸Ｙ軸Ｚ軸の３方向に移動させてもよい。また、本実施形態では、ステージ移動機構４２により加工対象物ＷＰの姿勢（向き、回転方向の位置）を調整したが、機械加工ヘッド５０とレーザ加工ヘッド６０の姿勢を調整してもよい。
【０１３９】
上述の各実施形態で説明したように、レーザ加工装置１０は、レーザ光Ｌを用いて、加工対象物ＷＰに対する微細加工（微細穴加工、切断加工など）を実行可能であり、真円形状及び非真円形状のテーパ穴及び逆テーパ穴を形成可能である。したがって、例えば、従来においては放電加工により加工されていた分野を、上述の実施形態で説明したレーザ加工装置１０で実行することができる。
【０１４０】
また、上記実施形態のレーザ加工装置１０は、２つのレーザ加工ヘッドで２種類のレーザを照射させたが、これに限定されない。レーザ加工装置１０は、少なくとも短パルスレーザを照射することができればよい。また、もう１つのレーザを用いる場合、レーザはファイバレーザに限定されず、可能に用いる種々のレーザを用いることができる。また、レーザ加工装置１０に、短パルスレーザを照射するヘッドと、短パルスレーザ以外のレーザ（ファイバレーザ、ＣＯ２レーザ）を照射するヘッドとを備え、上記短パルスレーザによる加工と、それ以外のレーザ加工を行うようにしてもよい。また、上記短パルスレーザによる加工以外の加工（金属層の加工）を行う手段は、レーザ加工に限定されず、機械加工（ドリル加工、旋盤加工）で切削加工を行ってもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
１０  レーザ加工装置
１２  フレーム
１４  移動ユニット
１６  ステージユニット
２２  レーザ加工ユニット
２４  制御装置
３０  Ｙ軸移動機構
３４  Ｘ軸移動機構
３８  Ｚ軸移動機構
３９  θＹ回転機構
６０  レーザ加工ヘッド
６２  ファイバレーザ光源
６４  短パルスレーザ光源
１００  第１光学系
１０１  第１プリズム
１０２  第２プリズム
１０３  アクチュエータ
１０４  アクチュエータ
１０５  第１駆動装置
２００  第２光学系
２０１  第３プリズム
２０２  第４プリズム
２０３  アクチュエータ
２０４  アクチュエータ
２０５  第２駆動装置
３００  光学系
４００  調整装置
４０１  第１調整部
４０２  第２調整部
ＷＰ  加工対象物
【要約】
【課題】加工対象物を高品質かつ高精度で加工することが可能であるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供すること。
【解決手段】レーザ加工装置は、第１プリズム及び第２プリズムを含む第１光学系と、第３プリズム及び第４プリズムを含む第２光学系と、レーザ光を集光して加工対象物に導く集光光学系と、第１プリズムを回転させるとともに第１プリズムと同期して第２プリズムを回転させる第１駆動装置と、第３プリズムを回転させるとともに第３プリズムと同期して第４プリズムを回転させる第２駆動装置と、レーザ光が旋回しながら加工対象物に照射されるように第１駆動装置及び駆動装置を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、回転方向に関する第１プリズムと第２プリズムとの相対位置、及び第３プリズムと第４プリズムとの相対位置を調整して、加工対象物に対するレーザ光の入射位置及び入射角度を含むレーザ光の照射条件を調整する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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